Відцентрове лиття

Під час відцентрового лиття кристалізація металу відбувається тоді, коли діють відцентрові сили у формі, яка обертається. Ці сили, значно перевищуючи сили гравітації, відтиснюють метал до стінок форми, внаслідок чого в центрі форми виникає порожнина й тому зникає необхідність у застосуванні стрижня. Шлаки та гази, які мають меншу густину порівняно з рідким металом, витісняються на вільну поверхню, через що виливок стає щільним. Кристалізація починається від стінок металевої форми й закінчується на вільній внутрішній поверхні виливка. Щоб збільшити стійкість металевої форми, її охолоджують і робочу поверхню покривають вогнетривким порошком.

Відцентровим литтям найчастіше виготовляють вироби, які мають вигляд тіл обертання (труби різного призначення, кільця, біметалеві втулки, гільзи двигунів внутрішнього згорання, бандажі коліс трамвайних і залізничних вагонів), матеріал яких може бути чавун, сталь або сплави кольорових металів. Маса виливків може становити від кількох кілограмів до клькох десятків тонн.

Машини для відцентрового лиття бувають і з горизонтальною, і з вертикальною віссю обертання.

Рис. 6.4. Схема машини відцентрового лиття з горизонтальною (а)

і вертикальною (б) віссю обертання:

1 — форма; 2 — жолоб; З — покришка; 4 — ківш

Машина з горизонтальною віссю обертання складається циліндричної металевої форми 1 (рис. 6.4, а), покришки жолоба 2. Перед заливанням металу формі надають обертально­го руху. Метал із ковша 4 потрапляє в жолоб, а з нього — у форму. Під час відливання довгих труб жолоб переміщається під одного краю форми до протилежного, що дає змогу рівномірно розподілити метал у формі.

У машині з вертикальною віссю обертання (рис. 6.4, б) на залитий метал, крім відцентрової сили, діє ще й сила гравіта­ції, яка спричинює різну товщину стінки виливка по висоті. Щоб не допустити великої різниці, товщини стінки, висота ви­ливка повинна бути меншою за його внутрішній діаметр.

Переваги відцентрового лиття порівняно з литтям в однора­зові пісково-глиняні форми:

— зникає потреба в застосуванні стрижнів для виливків з циліндричним отвором;

— отримують виливки зі сплавів з низькою рідкоплинністю.

Недоліки:

— складно виготовляти якісні виливки зі сплавів, схильних до ліквації;

вільна поверхня характеризується порівняно низькою точ­ністю розмірів.

6.4. Лиття за виплавлюваними моделями

Лиття за виплавлюваними моделями зводиться до виготов­лення виливка високої точності в суцільній одноразовій ливар­ній формі. Технологія виготовлення суцільної форми запобігає зниженню точності розмірів форми та стрижня, які неминучі під час виймання моделей з півформ і стрижнів зі стрижневих скриньок, а також зниженню точності через зміщення робочих поверхонь півформ і стрижня, що виникають при складанні піщано-глиняної форми. Задля доброї якості поверхні виливка робочу поверхню суцільної форми виготовляють з дрібнозернистого вогнетривкого матеріалу. Істотно поліпшує наповнюваність порожнини висока температура металу. Литтям за виплавлюваними моделями можна виготовляти виливки як простої, т і дуже складної конфігурації з вуглецевих і легованих сталей чавунів, корозійнотривких, жаростійких і жароміцних стале та сплавів, а також зі сплавів алюмінію, міді, титану.

Технологічний процес виробництва виливків за виплавлюваними моделями складається з таких основних операцій:

— виготовлення прес-форми для моделей виливка та для моделі ливникової системи;

— виготовлення моделей з легкоплавкої суміші у прес-формах;

— складання моделей виливка й ливникової системи в оди блок;

— виготовлення ливарної форми з нанесенням на поверхи блока спеціальної суміші у вигляді суспензії з подальшим сушінням;

— виплавлення матеріалу моделей із форми та її прожарювання;

— наповнення розплавленим металом порожнини форми;

— відокремлення виливків від ливникової системи та їх очищення.

Прес-форма повинна бути рознімною. Її виготовляють шляхом різання переважно зі сталі або зі сплавів алюмінію. Конфігурація порожнини прес-форми відтворює виливок (рис. 6.5, в) а розміри цієї порожнини відрізняються від розмірів виливка на сумарну усадку модельної суміші та усадку металу.

Моделі (рис. 6.5, г) виготовляють з легкоплавкої суміші, компонентами якої можуть бути парафін, стеарин, цезерин, віск з бурого вугілля та ін. Модельну суміш у рідкому або пастоподібному стані подають під тиском в порожнину прес-форми. Після охолодження прес-форму розкривають і виймають модель.Отримана таким способом модель має гладку поверхню і точні розміри.

Моделі з’єднують зі спільною ливниковою системою в один блок (рис. 3.4.6, б) за допомогою нагрітої пластини або іншим способом. Кількість моделей в одному блоці може сягати 100 штук.

Рис. 6.5. Виливок (а), блок моделей ( б), форма з моделями (в), модель виливка (г), форма (д) і форма в контейнері (е):

1 — форма; 2 — контейнер; 3 — пісок

Щоб виготовити форму, блок моделей занурюють у рідку формову суміш, яка складається із порошку вогнетривкого мате­ріалу (кварцовий пісок, електрокорунд), перемішаного з рід­кою зв’язувальною речовиною переважно гідролізованим розчи­ном етилсилікату. Після виймання з формової суміші на повер­хні моделей виливків і ливникової системи залишається тонка липка плівка. Її посипають сухим кварцовим піском і висушу­ють на повітрі протягом 2...4 год. Операцію занурювання,посипання і висушування повторюють 4...6 разів, поки не отри* мають форму 1 з потрібного товщиною стінки.

Отриману форму разом з блоком моделей нагрівають у термошафі, автоклаві або киплячій воді, поки не розплавляться моделі і не витечуть з форми (рис. 6.5, д). Порожню форму вставляють у металевий контейнер 2 (рис. 6.5, е), насипають пісок З і поміщають у піч для нагрівання при температурі 900…1000 °С, щоб випалити залишки модельної суміші, зміцните форму й підвищити її газопроникність.

Нагріту форму наповнюють рідким металом, який витісняв повітря й гази з порожнини крізь пори в стінках. Після криста­лізації й охолодження металу форму руйнують, очищають та відрізують виливок від ливникової системи.

Цей метод отримав промислове застосування у 1940 р. для виготовлення лопаток авіаційних газотурбінних двигунів із важкооброблюваних сплавів.

Переваги лиття за виплавлюваними моделями перед литтям в одноразові піщано-глиняні форми:

— вища якість поверхні й точність розмірів виливків;

— можливість виготовлення тонкостінних виливків склад­ної конфігурації;

— можливість виготовлення виливків із матеріалів, що ма­ють високу температуру плавлення.

Недоліки:

— процес виготовлення форми багатоопераційний, трудоміст­кий і тривалий;

— висока вартість виливків;

— значні витрати металу на ливникову систему.

6.5. Лиття за випалюваними моделями

Особливість лиття за випалюваними моделями полягає в тому, що підвищеної точності виливків досягають завдяки застосуванню нерозбірних ливарних форм, виготовлених за до­помогою моделей, які під дією рідкого гарячого металу безпосе­редньо в формі зазнають термічної деструкції й переходять із твердого стану в газоподібний. Об’єм, який перед тим займала модель, поступово наповнюється рідким металом. Утворювані

Рис. 6.6. Виливок (а), модель виливка з ливниковою системою (б),

форма в контейнері (в) і заливання форми (г):

1 — контейнер; 2 — модель ливникової системи; 3 — модель виливка;4 — пісок форми;

5 — газовий проміжок

внаслідок деструкції моделі гази виходять в атмосферу крізь нори між зернами формового матеріалу. Моделі виливка й лив­никової системи виготовляють з пінополістиролу переважно обробкою різанням. Частини великих моделей можна виготов­ляти окремо з плит і блоків пінополістиролу, а потім їх склею­вати. У випадку серійного виробництва моделі виготовляють у прес-формах.

Важливе значення для отримання якісного виливка має швидкість переміщення фронту рідкого металу в формі, яка повинна дорівнювати швидкості повного розкладу матеріалу моделі. Найпростіше можна регулювати швидкість переміщен­ня металу в формі, добираючи площу поперечного перерізу елементів ливникової системи, із яких рідкий метал потрапляє в форму. Слід зауважити, що нерозкладені частинки твердих або рідких залишків матеріалу моделі можуть стати причиною газових порожнин або неметалевих вкраплень у об’ємі виливка.

Матеріалом ливарної форми є сухий пісок без зв’язувальної речовини або металевий дріб. Ливарну форму і модель викори­стовують лише один раз.

Форму із сухого піску виготовляють у контейнері 1 (рис. 6.6), на дно якого насипають шар піску. Згодом на цей шар кладуть модель 3 з ливниковою системою 2. Після цього контейнер на­повнюють до верху піском 4, який ущільнюють вібраційним методом. Щоб форма не зруйнувалась під час заливання мета­лу, контейнер накривають металевою плитою з отворами для виходу газів. Між фронтом рідкого металу й краєм моделі, що газифікується, існує газо­вий проміжок 5, на який створюється тиск з боку рідкого мета­лу, що прискорює вихід газів в атмосферу.

Лиття за випалюваними моделями застосовується переваж­но в індивідуальному виробництві для виготовлення виливків складної конфігурації, головно з чавуну й сталі масою від кіль­кох кілограмів до кількох тонн.

Переваги лиття за випалюваними моделями порівняно З литтям у піщано-глиняні форми:

— простота виготовлення форми;

— підвищена точність виливка завдяки нерозбірній формі;

— зниження витрат праці на очищення й обрубування ви­ливків з огляду на відсутність заливів у місцях стику півформ;

— ліпші можливості для механізації й автоматизації.

Недоліки:

— продукти неповного розкладу моделі можуть спричинити внутрішні дефекти у виливку;

— застосування піщаних форм без зв’язувальної речовини приховує небезпеку порушення рівноваги між розплавленим ме­талом, газовим проміжком і формою, що може стати причиною локального руйнування форми рідким металом.

Дата добавления: 2015-06-04